很多重要的地球物理異常是由斷層系統(tǒng)產(chǎn)生的，有效估算斷層參數(shù)是理解這些地質(zhì)源特征的關(guān)鍵步驟。通常情況下，我們采用二維傾斜斷層來(lái)表示斷層幾何特征。然而，實(shí)際的地質(zhì)情況往往較為復(fù)雜，使用過(guò)于簡(jiǎn)化的二維模型模擬時(shí)容易引起較大誤差。

地球所陳石研究員團(tuán)隊(duì)提出采用三維傾斜斷塊代替二維無(wú)限斷層模型，并通過(guò)頻率域方法實(shí)現(xiàn)重力異?？焖僬?。為了有效估計(jì)斷層參數(shù)以及評(píng)價(jià)參數(shù)的不確定性特征，團(tuán)隊(duì)采用了貝葉斯方法，并通過(guò)馬爾科夫鏈蒙托卡羅算法實(shí)現(xiàn)對(duì)參數(shù)的后驗(yàn)估計(jì)。通過(guò)模型試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，三維斷層相比于二維斷層可以有效提高復(fù)雜斷層的估計(jì)精度。貝葉斯方法可以有效評(píng)估斷層參數(shù)以及觀測(cè)數(shù)據(jù)的不確定性，有助于獲得更加穩(wěn)健的反演結(jié)果。

圖1  研究區(qū)地質(zhì)背景及觀測(cè)重力異常

普渡河斷裂南端位于玉溪盆地內(nèi)部，具有典型的傾滑斷層特征，斷層右側(cè)被沉積物覆蓋，斷層兩層物質(zhì)密度差異導(dǎo)致了顯著的局部重力異常。團(tuán)隊(duì)以地震剖面的結(jié)果作為先驗(yàn)認(rèn)識(shí)，分別以單層模型和雙層模型為基礎(chǔ)模擬斷層系統(tǒng)，以局部重力異常為觀測(cè)數(shù)據(jù)反演獲得兩種參數(shù)的最優(yōu)值。結(jié)果表面，對(duì)于普渡河斷裂，雙層模型在擬合觀測(cè)數(shù)據(jù)上相比于單層模型沒(méi)有顯著的提升，且復(fù)雜模型評(píng)估的沉積物埋深顯著大于參考數(shù)據(jù)。因此，研究認(rèn)為單一斷層模型更適合用于表示普渡河斷裂特征。

圖2  斷層參考剖面以及反演結(jié)果

研究成果發(fā)表在國(guó)際期刊Geophysical Journal International上（Li, Y., Chen, S., Li, H. & Zhang, B., 2023. Bayesian estimation of parameters and uncertainty of a 3-D dipping fault using gravity anomalies, Geophysical Journal International, 235(3), 2482-2498.doi: 10.1093/gji/ggad379），受?chē)?guó)家重點(diǎn)專(zhuān)項(xiàng)（2022YFC3003501），新疆維吾爾自治區(qū)重點(diǎn)研發(fā)專(zhuān)項(xiàng)資助（2020B03006-2），國(guó)家自然基金（U1939205, 42004069, 42004074 and 42104090）以及地球所基本科研專(zhuān)項(xiàng)（DQJB22R32）聯(lián)合資助。

【作者簡(jiǎn)介】

李永波，在讀博士生，主要從事重力場(chǎng)反演工作。Email: liyb@cea-igp.ac.cn

陳石（通訊作者），重力與地殼形變研究室研究員，主要從事重磁位場(chǎng)方法與地球動(dòng)力學(xué)研究工作。Email: chenshi@cea-igp.ac.cn